ANALISIS DAN PERANCANGAN FILTER HARMONIK PADA SISTEM TENAGA LISTRIK Analisis Dan Perancangan Filter Harmonik Pada Sistem Tenaga Listrik Di Pusat Penampungan Produksi Menggung Pertamina Asset Iv Field Cepu.
ANALISIS DAN PERANCANGAN FILTER HARMONIK
PADA SISTEM TENAGA LISTRIK
DI PUSAT PENAMPUNGAN PRODUKSI MENGGUNG
PERTAMINA ASSET IV FIELD CEPU
TUGAS AKHIR
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Strata I (S1)
Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
SALEH SYAHMI
D 400 120 067
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
ii
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan puja syukur tak lupa penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang
senantiasa melimpahkan rahmat, taufiq dan hidayah-NYA, sehingga laporan
Tugas Akhir dengan judul, “ Analisis Dan Perancangan Filter Harmonik
Pada Sistem Tenaga Listrik Dipusat Penampungan Produksi Menggung
Pertamina Asset IV Field Cepu ” ini dapat terselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan laporan Tugas Akhir ini,
keberhasilan bukan semata-mata diraih dengan sendirinya, melainkan berkat
dorongan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini
penulis bermaksud menyampaikan ucapan terimakasih kepada pihak-pihak yang
telah membantu dalam pembuatan tugas akhir ini yang mungkin mana tidak bisa
saya sebut namanya satu-persatu. Dengan penuh kerendahan hati, penulis
mengucapkan terimakasih kepada :
1. ALLAH SWT serta junjungan beliau RASULULLAH MUHAMMAD SAW.
2. Bapak dan ibu tercinta yang telah mendoakan, memberikan nasehat serta
bimbingannya sehingga penulis bisa sampai seperti ini.
3.
Keluarga yang selalu memberikan dukungan serta doannya.
4. Bapak Umar S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
5. Bapak Agus Supardi S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing.
6. Bapak dan ibu Dosen Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
iv
7. Bapak Abdul Aziz dan Bapak Gitab Bangkit selaku pembimbing lapangan
dalam proses pengambilan data di Pusat Penampungan Produksi Menggung
Pertamina Asset IV Field Cepu.
8. Mas Novix Jefri Alfama dan Mbak Indriyana Zella Margaretha selaku
pembimbing non formal.
9. Teman-teman di KMTE Robot Research periode 2014, 2015, 2016 yaitu
Mas Tarmuji, Mas Nugraha Putra Mahardika, Mas Eri Nur Prasetyo, Mas
Muhammad Puji Prasetyo, Mas Mahmud Ari Munandar, Mas Agung
Purnomo, Rheksi Hermawan, Junna Chairul Erfan, Laksono Budi Prianggodo,
Dimas Setyawan, Nurhadi Pranoto, Tri Sudaryono, Andi Triyanto, Riki
Ariyanta, Dennison Arif Hakim, Muhammad Wahid, Muhammad Jundu
Maulana, Albastomiroji, Cahyo Juli S, Slamet Sigit Widodo, Taufik, dan
teman-teman yang tidak dapat penulis sebut satu per satu.
10. Teman-Teman di KMTE UMS periode 2015 yaitu Sahid Sholihin, Andre
Farmada, Susanto, Risky Pertamadi, Medina Puspitasari Inaray, Sandy
Prasetya, Muhammad Bayu Iskandar, Miranti Fajarwati, Aulia Okta I.T.M,
Fella Dina Azmi, Qoid Zuhdi, Ana Dwi Ernia, Abdul hafid, Wisnu Anggara,
Ihsan Pratama, Salasma Kresna Alvintara, Rahajeng Hafid Bastian,
Muhammad Fariz hendrayana, dan teman-teman yang tidak dapat penulis
sebut satu per satu.
11. Teman-teman Teknik Elektro UMS angkatan 2012 yaitu Cahyo Kumolo,
Septian Heri Prasetyo, Muh. Aziz Himawan, Surya Fajar P, Riza Maulana,
Very bagus S, Julda Faisal B, Adib Budi R, Reynaldo Hilga A.P, Azanto
v
Saputro K, Arif Kurniawan, Dedy Eka P, Septia Ayu N.D, Venna A.R.I, Fuji
fitriyani, dan teman-teman yang tidak dapat penulis sebut satu per satu.
12. Teman-Teman Asisten Teknik Elektro UMS yaitu Mas Amri, Mas Rehang
Wuryanduri, Mbak Mariska S.A.P, Aan Budi Sulistyo, Dharu Rendro A.P,
dan teman-teman yang tidak dapat penulis sebut satu per satu.
13. Serta pihak lain yang tidak dapat penulis sebut satu per satu yang telah
memberikan dukungan, bantuannya, serta doanya.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporanpraktik kerja lapangan
ini masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, kritik dan
saran yang mendukung dalam penulisan laporan ini sangat penulis harapkan
sebagai upaya perbaikan. Sehingga nanti kelak jika ada kesempatan, penulis dapat
menyusun yang lebih baik lagi. Dan akhir kata, semoga laporan ini dapat
bermanfaat bagi kita semua.
Surakarta, 01 Februari 2016
Penulis………....
vi
MOTTO
“Allah menghendaki kemudahan bagimu dan tidak menghendaki kesukaran bagimu.”
( Q.S. Al-Baqarah : 185 )
”Dan bahwasanya seorang manusia tiada memperoleh selain apa yang telah diusahakannya.”
( Q.S. An Najm : 39 )
“Wahai manusia, sesungguhnya engkau harus bekerja keras (sungguh-sungguh dan tekun)
menuju keridhoan Tuhanmu, maka pasti kamu akan menemui-Nya.”
(Q.S. Al-Insyiqaq :6)
“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. maka apabila kamu telah selesai
dari sesuatu urusan maka kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan
hanya kepada Tuhanmu kamu berharap”
( QS. Alam Nasyrah (94) : 6 – 8)
“sesungguhnya ALLAH tidak melihat kepada sosokmu dan hartamu, tetapi dia akan melihat
kepada hatimu dan amalanmu”
(HR.Muslim)
vii
PERSEMBAHAN
Laporan Penelitian yang penulis kerjakan dipersembahkan kepada :
1. ALLAH SWT serta junjungan beliau RASULULLAH MUHAMMAD SAW.
2. Bapak dan ibu tercinta yang telah mendoakan, memberikan nasehat serta
bimbingannya sehingga penulis bisa sampai seperti ini.
3. Keluarga yang selalu memberikan dukungan serta doannya.
4. Bapak dan ibu Dosen Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
5. Teman-teman di KMTE Robot Research periode 2014, 2015, 2016.
6. Teman-Teman di KMTE UMS periode 2015.
7. Teman-teman Teknik Elektro UMS angkatan 2012.
8. Teman-Teman Asisten Teknik Elektro UMS.
9. Serta pihak lain yang tidak dapat penulis sebut satu per satu yang telah
memberikan dukungan, bantuannya, serta doanya.
viii
DAFTAR KONTRIBUSI
Penelitian yang saya ajukan sebagai judul skripsi guna memenuhi syarat
kelulusan guna mendapat gelar strata-1 (S1) merupakan ide yang terbesit pada
saat mengikuti mata kuliah kualitas daya listrik. Dimana pada saat perkuliahan ini
membahas tentang berbagai permasalahan terkait permasalahan pada kualitas
daya listrik. Harmonik yang merupakan inti dari penelitian yang penulis lakukan
merupakan salah satu topik bahasan pada perkuliahan tersebut.
Semenjak itulah penulis mulai tertarik dengan harmonik. Mulai dari mencari
referensi-referensi terkait masalah tersebut. Pada akhirnya penulis tertarik dengan
analisis harmonik terhadap sistem kelistrikan suatu industri. Pusat Penampungan
Produksi Menggung Pertamina Asset IV Field Cepu menjadi salah satu objek
penelitian yang dilakukan untuk mengetahui besarnya nilai harmonik pada sistem
kelistrikannya. Karena dianggap sistem kelistrikan pada industri tersebut cukup
kompleks karena terdapat bebrapa komponen sumber harmonik yang nantinya
dijadikan objek penelitian.
Dalam proses penyusunan laporan ini penulis berkonsultasi dengan
pembimbing yaitu Bapak Agus Supardi S.T., M.T. Dimana beliau banyak
memberikan masukkan, kritik, maupun saran guna membuat laporan yang penulis
buat menjadi dangat kompleks. Tidak hanya Bapak Agus Supardi S.T., M.T yang
memberikan andilnya untuk terselesaikannya laporan ini, tetapibanyak pihakpihak yang membantu terselesaikannya laporan penelitian tugas akhir ini.
ix
Penulis menyatakan dengan sesungguhnya sepengetahuan penulis bahwa
belum pernah ada skripsi yang membahas terkait topik yang serupa dari skripsi
yang telah dipublikasikan maupun yang digunakan sebagai salah satu persyaratan
untuk mendpatkan gelar Strata-1 (S1) di Universitas Muhammadiyah Surakarta
atau instansi manapun kecuali bagian informasi yang saya cantumkan dalam
laporan.
Penelitian inin dilakukan dengan cara membuat simulasi sistem kelistrikan
yang ada di Pusat Penampungan Produksi Pertamina Asset IV Field Cepu dengan
menggunakan software ETAP Power Station 12.6. Dimana Sebelumnya penulis
terlebih dahulu melakukan pengukuran terhadap sumber harmonim yang ada
padsa lapangan secara riil yang nantinya digunakan sebagai patokan untuk nilai
harmonik komponen simulasi sistem kelistrikannya. Penelitian ini melakukan 2
proses yaitu analisis terhadap sistem kelistrikan yang ada pada Pusat
Penampungan Produksi Menggung Pertamina Asset IV field Cepu dan
pernacangan filter yang dimaksudkan apabila sistem tersebut memerlukannya.
Setelah simulasi berhasil, kemudian mencatat hasil data keluaran atau text
report tersebut untuk analisis skripsi tersebut.
Demikian daftar kontribusi ini dibuat dengan sejujurnya.
Surakarta, 01 februari 2016
Mengetahui,
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................
ii
LEMBAR PERSETUJUAN ........................................................................
iii
KATA PENGANTAR ................................................................................
iv
MOTTO .....................................................................................................
vii
PERSEMBAHAN ...................................................................................... viii
DAFTAR KONTRIBUSI ...........................................................................
ix
DAFTAR ISI ..............................................................................................
xi
DAFTAR TABEL ......................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................
xv
ABSTRAKSI .............................................................................................. xvii
BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................
1
1.1 Latar Belakang ..........................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah .....................................................................
4
1.3 Batasan Masalah ........................................................................
4
1.4 Tujuan Penelitian .......................................................................
5
1.5 Manfaat Penelitian .....................................................................
5
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................
7
2.1 Telaah Penelitian .......................................................................
7
2.2 Landasan Teori ..........................................................................
9
xi
2.2.1 Distorsi Harmonik dan Defenisi ........................................
9
2.2.2 Penyebab Timbulnya Distorsi Harmonik
pada Sistem Ditribusi ........................................................
11
2.2.3 Akibat Distorsi Harmonik .................................................
12
2.2.4 Filter Harmonik ................................................................
14
2.2.5 Software ETAP Power Station 12.6 ..................................
15
2.2.6 Studi Aliran Beban ...........................................................
16
2.2.7 Studi Harmonik ................................................................
18
BAB III METODE PENELITIAN ..............................................................
19
3.1 Jadwal Penelitian .......................................................................
19
3.2 Tahapan Penelitian ....................................................................
19
3.2.1 Studi Literatur ...................................................................
19
3.2.2 Pengumpulan Data ............................................................
19
3.2.3 Analisis data .....................................................................
19
3.2.4 Perancangan ......................................................................
20
3.2.5 Pengujian Hasil Rancangan ...............................................
20
3.3 Alat dan Bahan ..........................................................................
20
3.3.1 Heardware dan Software ..................................................
20
3.3.2 Gambaran Sistem Ditribusi Listrik di Pusat Penampungan
Produksi Pertamina Asset IV Field Cepu ..........................
21
3.3.3 Data Kapasitor ..................................................................
23
3.3.4 Data Impedansi Salurann ..................................................
23
3.3.5 Data Beban Tiap Bus ........................................................
24
xii
3.3.6 Data Unit Suplai Tenaga ...................................................
25
3.3.7 Data Beban nonlinear ........................................................
26
3.3.8 Fasilitas yang Disediakan
oleh ETAP Power Station 12.6 ..........................................
27
3.4 Flowchart Penelitian .................................................................
28
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
29
4.1 Hasil simulasi aliran beban ........................................................
29
4.2 Analisis hasil simulasi aliran beban ...........................................
33
4.3 Hasil simulasi harmonik ............................................................
34
4.4 Analisis hasil simulasi harmonik ...............................................
38
4.5 Perancangan filter ......................................................................
39
4.6 Hasil simulasi harmonik dengan penambahan filter harmonik ....
58
4.7 Analisis hasil harmonik dengan penambahan filter harmonik .....
63
BAB V PENUTUP .....................................................................................
66
5.1 Kesimpulan ...............................................................................
66
5.2 Saran .........................................................................................
67
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Besaran pada tiap Tipe Bus .........................................................
18
Tabel 3.1 Data Kapasitas Kapasitor Simulasi ..............................................
23
Tabel 3.2 Data Impedansi Saluran ................................................................
23
Tabel 3.3 Data Beban Motor tiap Bus .........................................................
24
Tabel 3.4 Data Beban Statis tiap Bus ..........................................................
25
Tabel 3.5 Data Unit Suplai Tenaga ..............................................................
25
Tabel 3.6 Data Beban nonlinear VFD .........................................................
26
Tabel 3.7 Data Parameter Beban nonlinear VFD .........................................
26
Tabel 3.8 Data Beban nonlinear Load Static ................................................
27
Tabel 3.9 Data Parameter Beban nonlinear load 1 dan Load 2 .....................
27
Tabel 3.10 Data Parameter Beban nonlinear Load 3 ....................................
28
Tabel 3.11 Data Parameter Beban nonlinear Load 7 ....................................
29
Tabel 4.1 Hasil simulasi aliran beban ..........................................................
31
Tabel 4.2 kondisi Critical komponen dalam simulasi aliran beban ..............
32
Tabel 4.3 kondisi Marginal komponen dalam simulasi aliran beban ............
32
Tabel 4.4 hasil simulasi analisis harmonik untuk distorsi arus .....................
36
Tabel 4.5 hasil simulasi analisis harmonik untuk distorsi tegangan ..............
37
Tabel 4.6 Parameter filter single tuned ........................................................
59
Tabel 4.7 Hasil simulasi analisis harmonik untuk distorsi arus
setelah penambahan filter ............................................................
61
Tabel 4.8 Hasil simulasi analisis harmonik untuk distorsi tegangan dengan
penambahan filter ........................................................................
xiv
62
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Sistem kelistrikan di PPP Menggung Pertamina Asset IV
Field Cepu dalam simulasi ETAP 12.6 bagian 1 .....................
21
Gambar 3.2 Sistem kelistrikan di PPP Menggung Pertamina Asset IV
Field Cepu dalam simulasi ETAP 12.6 bagian 2 ....................
22
Gambar 3.3 Fasilitas yang disediakan oleh ETAP .....................................
27
Gambar 3.4 Flowchart Penelitian ..............................................................
28
Gambar 4.1 Hasil Simulasi aliran beban sistem kelistrikan pada
PPP Menggung Pertamina Asset IV Field Cepu bagian 1 ......
29
Gambar 4.2 Hasil Simulasi aliran beban sistem kelistrikan pada
PPP Menggung Pertamina Asset IV Field Cepu bagian 2 .......
30
Gambar 4.3 Hasil Simulasi harmonik sistem kelistrikan pada PPP Menggung
Pertamina Asset IV Field Cepu bagian 1 ................................
34
Gambar 4.4 Hasil Simulasi harmonik sistem kelistrikan pada PPP Menggung
Pertamina Asset IV Field Cepu bagian 2 ................................
35
Gambar 4.5 Diagram Spektrum harmonik .................................................
37
Gambar 4.6 Gelombang sinusoidal yang terdistorsi ...................................
38
Gambar 4.7 Hasil Simulasi harmonik sistem kelistrikan pada
PPP Menggun Pertamina Asset IV Field Cepu
dengan penambahan filter bagian 1 ........................................
59
Gambar 4.8 Hasil Simulasi harmonik sistem kelistrikan pada
PPP Menggung Pertamina Asset IV Field Cepu
dengan penambahan filter bagian 2 ........................................
xv
60
Gambar 4.9 Diagram Spektrum harmonik setelah penambahan filter ........
62
Gambar 4.10 Gelombang sinusoidal yang terdistorsi
setelah penambahan filter ....................................................
63
Gambar 4.11 Diagram Spektrum harmonik sebelum penambahan filter ....
64
Gambar 4.12 Diagram Spektrum harmonik setelah penambahan filter .......
64
Gambar 4.12 Gelombang sinusoidal yang terdistorsi
sebelum penambahan filter ..................................................
65
Gambar 4.13 Gelombang sinusoidal yang terdistorsi
setelah penambahan filter ....................................................
xvi
65
ABSTRAKSI
Pada penelitian kali ini peneliti melakukan studi kasus terkait siostem
kelitrikan di Pusat Penampungan Produksi Pertamina Asset IV Field Cepu.
Karena pada industri terdapat beberapa komponen sumber harmonik yaitu
Variable Frekuensi Drive (VFD). Penelitian ini dilakukan dengan cara
melakukan simulasi jaringan dengan menggunakan software ETAP Power Station
12.6 dengan pemodelan sistem 3 buah beban nonlinear VFD.
Pemodelan sistem yang dilakukan dengan software ETAP 12.6 didapat hasil
untuk nilai Total Harmonic Distortion (THD) pada THD ke-3 VFD yaitu VFD 3
yang terpasang pada Bus 10 menghasilkan THDv sebesar 5.01% dan THDi
sebesar 17.31%, VFD 4 yang terpasang pada Bus 16 menghasilkan THDv
sebesar 6.43% dan THDi sebesar 14.93%, sedangkan untuk VFD 5 yang
terpasang pada Bus 31 menghasilkan THDv sebesar 5.45% dan THDi sebesar
21.05%.
Hasil pemodelan sistem tersebut menunjukkan masih terdapat nilai harmonik
yang tinggi maka perlu dilakukan perbaikan kualitas listrik untuk mereduksi
adanya nilai harmonik. Perbaikan tersebut dengan pemasangan filter single
tuned. Setelah pemasangan filter tersebut didapat penurunan nilai THD pada
VFD 3 yang terpasang pada Bus 10 menghasilkan THDv sebesar 0.60% dan
THDi sebesar 12.23%, VFD 4 yang terpasang pada Bus 16 menghasilkan THDv
sebesar 3.50% dan THDi sebesar 4.89%, sedangkan untuk VFD 5 yang terpasang
pada Bus 31 menghasilkan THDv sebesar 2.60% dan THDi sebesar 7.14%.
Kata Kunci : analisis harmonik, single tuned filter, sistem kelistrikan PPP
Menggung Pertamina Asset IV Field Cepu
xvii
PADA SISTEM TENAGA LISTRIK
DI PUSAT PENAMPUNGAN PRODUKSI MENGGUNG
PERTAMINA ASSET IV FIELD CEPU
TUGAS AKHIR
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Strata I (S1)
Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
SALEH SYAHMI
D 400 120 067
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
ii
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan puja syukur tak lupa penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang
senantiasa melimpahkan rahmat, taufiq dan hidayah-NYA, sehingga laporan
Tugas Akhir dengan judul, “ Analisis Dan Perancangan Filter Harmonik
Pada Sistem Tenaga Listrik Dipusat Penampungan Produksi Menggung
Pertamina Asset IV Field Cepu ” ini dapat terselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan laporan Tugas Akhir ini,
keberhasilan bukan semata-mata diraih dengan sendirinya, melainkan berkat
dorongan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini
penulis bermaksud menyampaikan ucapan terimakasih kepada pihak-pihak yang
telah membantu dalam pembuatan tugas akhir ini yang mungkin mana tidak bisa
saya sebut namanya satu-persatu. Dengan penuh kerendahan hati, penulis
mengucapkan terimakasih kepada :
1. ALLAH SWT serta junjungan beliau RASULULLAH MUHAMMAD SAW.
2. Bapak dan ibu tercinta yang telah mendoakan, memberikan nasehat serta
bimbingannya sehingga penulis bisa sampai seperti ini.
3.
Keluarga yang selalu memberikan dukungan serta doannya.
4. Bapak Umar S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
5. Bapak Agus Supardi S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing.
6. Bapak dan ibu Dosen Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
iv
7. Bapak Abdul Aziz dan Bapak Gitab Bangkit selaku pembimbing lapangan
dalam proses pengambilan data di Pusat Penampungan Produksi Menggung
Pertamina Asset IV Field Cepu.
8. Mas Novix Jefri Alfama dan Mbak Indriyana Zella Margaretha selaku
pembimbing non formal.
9. Teman-teman di KMTE Robot Research periode 2014, 2015, 2016 yaitu
Mas Tarmuji, Mas Nugraha Putra Mahardika, Mas Eri Nur Prasetyo, Mas
Muhammad Puji Prasetyo, Mas Mahmud Ari Munandar, Mas Agung
Purnomo, Rheksi Hermawan, Junna Chairul Erfan, Laksono Budi Prianggodo,
Dimas Setyawan, Nurhadi Pranoto, Tri Sudaryono, Andi Triyanto, Riki
Ariyanta, Dennison Arif Hakim, Muhammad Wahid, Muhammad Jundu
Maulana, Albastomiroji, Cahyo Juli S, Slamet Sigit Widodo, Taufik, dan
teman-teman yang tidak dapat penulis sebut satu per satu.
10. Teman-Teman di KMTE UMS periode 2015 yaitu Sahid Sholihin, Andre
Farmada, Susanto, Risky Pertamadi, Medina Puspitasari Inaray, Sandy
Prasetya, Muhammad Bayu Iskandar, Miranti Fajarwati, Aulia Okta I.T.M,
Fella Dina Azmi, Qoid Zuhdi, Ana Dwi Ernia, Abdul hafid, Wisnu Anggara,
Ihsan Pratama, Salasma Kresna Alvintara, Rahajeng Hafid Bastian,
Muhammad Fariz hendrayana, dan teman-teman yang tidak dapat penulis
sebut satu per satu.
11. Teman-teman Teknik Elektro UMS angkatan 2012 yaitu Cahyo Kumolo,
Septian Heri Prasetyo, Muh. Aziz Himawan, Surya Fajar P, Riza Maulana,
Very bagus S, Julda Faisal B, Adib Budi R, Reynaldo Hilga A.P, Azanto
v
Saputro K, Arif Kurniawan, Dedy Eka P, Septia Ayu N.D, Venna A.R.I, Fuji
fitriyani, dan teman-teman yang tidak dapat penulis sebut satu per satu.
12. Teman-Teman Asisten Teknik Elektro UMS yaitu Mas Amri, Mas Rehang
Wuryanduri, Mbak Mariska S.A.P, Aan Budi Sulistyo, Dharu Rendro A.P,
dan teman-teman yang tidak dapat penulis sebut satu per satu.
13. Serta pihak lain yang tidak dapat penulis sebut satu per satu yang telah
memberikan dukungan, bantuannya, serta doanya.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporanpraktik kerja lapangan
ini masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, kritik dan
saran yang mendukung dalam penulisan laporan ini sangat penulis harapkan
sebagai upaya perbaikan. Sehingga nanti kelak jika ada kesempatan, penulis dapat
menyusun yang lebih baik lagi. Dan akhir kata, semoga laporan ini dapat
bermanfaat bagi kita semua.
Surakarta, 01 Februari 2016
Penulis………....
vi
MOTTO
“Allah menghendaki kemudahan bagimu dan tidak menghendaki kesukaran bagimu.”
( Q.S. Al-Baqarah : 185 )
”Dan bahwasanya seorang manusia tiada memperoleh selain apa yang telah diusahakannya.”
( Q.S. An Najm : 39 )
“Wahai manusia, sesungguhnya engkau harus bekerja keras (sungguh-sungguh dan tekun)
menuju keridhoan Tuhanmu, maka pasti kamu akan menemui-Nya.”
(Q.S. Al-Insyiqaq :6)
“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. maka apabila kamu telah selesai
dari sesuatu urusan maka kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan
hanya kepada Tuhanmu kamu berharap”
( QS. Alam Nasyrah (94) : 6 – 8)
“sesungguhnya ALLAH tidak melihat kepada sosokmu dan hartamu, tetapi dia akan melihat
kepada hatimu dan amalanmu”
(HR.Muslim)
vii
PERSEMBAHAN
Laporan Penelitian yang penulis kerjakan dipersembahkan kepada :
1. ALLAH SWT serta junjungan beliau RASULULLAH MUHAMMAD SAW.
2. Bapak dan ibu tercinta yang telah mendoakan, memberikan nasehat serta
bimbingannya sehingga penulis bisa sampai seperti ini.
3. Keluarga yang selalu memberikan dukungan serta doannya.
4. Bapak dan ibu Dosen Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
5. Teman-teman di KMTE Robot Research periode 2014, 2015, 2016.
6. Teman-Teman di KMTE UMS periode 2015.
7. Teman-teman Teknik Elektro UMS angkatan 2012.
8. Teman-Teman Asisten Teknik Elektro UMS.
9. Serta pihak lain yang tidak dapat penulis sebut satu per satu yang telah
memberikan dukungan, bantuannya, serta doanya.
viii
DAFTAR KONTRIBUSI
Penelitian yang saya ajukan sebagai judul skripsi guna memenuhi syarat
kelulusan guna mendapat gelar strata-1 (S1) merupakan ide yang terbesit pada
saat mengikuti mata kuliah kualitas daya listrik. Dimana pada saat perkuliahan ini
membahas tentang berbagai permasalahan terkait permasalahan pada kualitas
daya listrik. Harmonik yang merupakan inti dari penelitian yang penulis lakukan
merupakan salah satu topik bahasan pada perkuliahan tersebut.
Semenjak itulah penulis mulai tertarik dengan harmonik. Mulai dari mencari
referensi-referensi terkait masalah tersebut. Pada akhirnya penulis tertarik dengan
analisis harmonik terhadap sistem kelistrikan suatu industri. Pusat Penampungan
Produksi Menggung Pertamina Asset IV Field Cepu menjadi salah satu objek
penelitian yang dilakukan untuk mengetahui besarnya nilai harmonik pada sistem
kelistrikannya. Karena dianggap sistem kelistrikan pada industri tersebut cukup
kompleks karena terdapat bebrapa komponen sumber harmonik yang nantinya
dijadikan objek penelitian.
Dalam proses penyusunan laporan ini penulis berkonsultasi dengan
pembimbing yaitu Bapak Agus Supardi S.T., M.T. Dimana beliau banyak
memberikan masukkan, kritik, maupun saran guna membuat laporan yang penulis
buat menjadi dangat kompleks. Tidak hanya Bapak Agus Supardi S.T., M.T yang
memberikan andilnya untuk terselesaikannya laporan ini, tetapibanyak pihakpihak yang membantu terselesaikannya laporan penelitian tugas akhir ini.
ix
Penulis menyatakan dengan sesungguhnya sepengetahuan penulis bahwa
belum pernah ada skripsi yang membahas terkait topik yang serupa dari skripsi
yang telah dipublikasikan maupun yang digunakan sebagai salah satu persyaratan
untuk mendpatkan gelar Strata-1 (S1) di Universitas Muhammadiyah Surakarta
atau instansi manapun kecuali bagian informasi yang saya cantumkan dalam
laporan.
Penelitian inin dilakukan dengan cara membuat simulasi sistem kelistrikan
yang ada di Pusat Penampungan Produksi Pertamina Asset IV Field Cepu dengan
menggunakan software ETAP Power Station 12.6. Dimana Sebelumnya penulis
terlebih dahulu melakukan pengukuran terhadap sumber harmonim yang ada
padsa lapangan secara riil yang nantinya digunakan sebagai patokan untuk nilai
harmonik komponen simulasi sistem kelistrikannya. Penelitian ini melakukan 2
proses yaitu analisis terhadap sistem kelistrikan yang ada pada Pusat
Penampungan Produksi Menggung Pertamina Asset IV field Cepu dan
pernacangan filter yang dimaksudkan apabila sistem tersebut memerlukannya.
Setelah simulasi berhasil, kemudian mencatat hasil data keluaran atau text
report tersebut untuk analisis skripsi tersebut.
Demikian daftar kontribusi ini dibuat dengan sejujurnya.
Surakarta, 01 februari 2016
Mengetahui,
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................
ii
LEMBAR PERSETUJUAN ........................................................................
iii
KATA PENGANTAR ................................................................................
iv
MOTTO .....................................................................................................
vii
PERSEMBAHAN ...................................................................................... viii
DAFTAR KONTRIBUSI ...........................................................................
ix
DAFTAR ISI ..............................................................................................
xi
DAFTAR TABEL ......................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................
xv
ABSTRAKSI .............................................................................................. xvii
BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................
1
1.1 Latar Belakang ..........................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah .....................................................................
4
1.3 Batasan Masalah ........................................................................
4
1.4 Tujuan Penelitian .......................................................................
5
1.5 Manfaat Penelitian .....................................................................
5
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................
7
2.1 Telaah Penelitian .......................................................................
7
2.2 Landasan Teori ..........................................................................
9
xi
2.2.1 Distorsi Harmonik dan Defenisi ........................................
9
2.2.2 Penyebab Timbulnya Distorsi Harmonik
pada Sistem Ditribusi ........................................................
11
2.2.3 Akibat Distorsi Harmonik .................................................
12
2.2.4 Filter Harmonik ................................................................
14
2.2.5 Software ETAP Power Station 12.6 ..................................
15
2.2.6 Studi Aliran Beban ...........................................................
16
2.2.7 Studi Harmonik ................................................................
18
BAB III METODE PENELITIAN ..............................................................
19
3.1 Jadwal Penelitian .......................................................................
19
3.2 Tahapan Penelitian ....................................................................
19
3.2.1 Studi Literatur ...................................................................
19
3.2.2 Pengumpulan Data ............................................................
19
3.2.3 Analisis data .....................................................................
19
3.2.4 Perancangan ......................................................................
20
3.2.5 Pengujian Hasil Rancangan ...............................................
20
3.3 Alat dan Bahan ..........................................................................
20
3.3.1 Heardware dan Software ..................................................
20
3.3.2 Gambaran Sistem Ditribusi Listrik di Pusat Penampungan
Produksi Pertamina Asset IV Field Cepu ..........................
21
3.3.3 Data Kapasitor ..................................................................
23
3.3.4 Data Impedansi Salurann ..................................................
23
3.3.5 Data Beban Tiap Bus ........................................................
24
xii
3.3.6 Data Unit Suplai Tenaga ...................................................
25
3.3.7 Data Beban nonlinear ........................................................
26
3.3.8 Fasilitas yang Disediakan
oleh ETAP Power Station 12.6 ..........................................
27
3.4 Flowchart Penelitian .................................................................
28
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
29
4.1 Hasil simulasi aliran beban ........................................................
29
4.2 Analisis hasil simulasi aliran beban ...........................................
33
4.3 Hasil simulasi harmonik ............................................................
34
4.4 Analisis hasil simulasi harmonik ...............................................
38
4.5 Perancangan filter ......................................................................
39
4.6 Hasil simulasi harmonik dengan penambahan filter harmonik ....
58
4.7 Analisis hasil harmonik dengan penambahan filter harmonik .....
63
BAB V PENUTUP .....................................................................................
66
5.1 Kesimpulan ...............................................................................
66
5.2 Saran .........................................................................................
67
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Besaran pada tiap Tipe Bus .........................................................
18
Tabel 3.1 Data Kapasitas Kapasitor Simulasi ..............................................
23
Tabel 3.2 Data Impedansi Saluran ................................................................
23
Tabel 3.3 Data Beban Motor tiap Bus .........................................................
24
Tabel 3.4 Data Beban Statis tiap Bus ..........................................................
25
Tabel 3.5 Data Unit Suplai Tenaga ..............................................................
25
Tabel 3.6 Data Beban nonlinear VFD .........................................................
26
Tabel 3.7 Data Parameter Beban nonlinear VFD .........................................
26
Tabel 3.8 Data Beban nonlinear Load Static ................................................
27
Tabel 3.9 Data Parameter Beban nonlinear load 1 dan Load 2 .....................
27
Tabel 3.10 Data Parameter Beban nonlinear Load 3 ....................................
28
Tabel 3.11 Data Parameter Beban nonlinear Load 7 ....................................
29
Tabel 4.1 Hasil simulasi aliran beban ..........................................................
31
Tabel 4.2 kondisi Critical komponen dalam simulasi aliran beban ..............
32
Tabel 4.3 kondisi Marginal komponen dalam simulasi aliran beban ............
32
Tabel 4.4 hasil simulasi analisis harmonik untuk distorsi arus .....................
36
Tabel 4.5 hasil simulasi analisis harmonik untuk distorsi tegangan ..............
37
Tabel 4.6 Parameter filter single tuned ........................................................
59
Tabel 4.7 Hasil simulasi analisis harmonik untuk distorsi arus
setelah penambahan filter ............................................................
61
Tabel 4.8 Hasil simulasi analisis harmonik untuk distorsi tegangan dengan
penambahan filter ........................................................................
xiv
62
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Sistem kelistrikan di PPP Menggung Pertamina Asset IV
Field Cepu dalam simulasi ETAP 12.6 bagian 1 .....................
21
Gambar 3.2 Sistem kelistrikan di PPP Menggung Pertamina Asset IV
Field Cepu dalam simulasi ETAP 12.6 bagian 2 ....................
22
Gambar 3.3 Fasilitas yang disediakan oleh ETAP .....................................
27
Gambar 3.4 Flowchart Penelitian ..............................................................
28
Gambar 4.1 Hasil Simulasi aliran beban sistem kelistrikan pada
PPP Menggung Pertamina Asset IV Field Cepu bagian 1 ......
29
Gambar 4.2 Hasil Simulasi aliran beban sistem kelistrikan pada
PPP Menggung Pertamina Asset IV Field Cepu bagian 2 .......
30
Gambar 4.3 Hasil Simulasi harmonik sistem kelistrikan pada PPP Menggung
Pertamina Asset IV Field Cepu bagian 1 ................................
34
Gambar 4.4 Hasil Simulasi harmonik sistem kelistrikan pada PPP Menggung
Pertamina Asset IV Field Cepu bagian 2 ................................
35
Gambar 4.5 Diagram Spektrum harmonik .................................................
37
Gambar 4.6 Gelombang sinusoidal yang terdistorsi ...................................
38
Gambar 4.7 Hasil Simulasi harmonik sistem kelistrikan pada
PPP Menggun Pertamina Asset IV Field Cepu
dengan penambahan filter bagian 1 ........................................
59
Gambar 4.8 Hasil Simulasi harmonik sistem kelistrikan pada
PPP Menggung Pertamina Asset IV Field Cepu
dengan penambahan filter bagian 2 ........................................
xv
60
Gambar 4.9 Diagram Spektrum harmonik setelah penambahan filter ........
62
Gambar 4.10 Gelombang sinusoidal yang terdistorsi
setelah penambahan filter ....................................................
63
Gambar 4.11 Diagram Spektrum harmonik sebelum penambahan filter ....
64
Gambar 4.12 Diagram Spektrum harmonik setelah penambahan filter .......
64
Gambar 4.12 Gelombang sinusoidal yang terdistorsi
sebelum penambahan filter ..................................................
65
Gambar 4.13 Gelombang sinusoidal yang terdistorsi
setelah penambahan filter ....................................................
xvi
65
ABSTRAKSI
Pada penelitian kali ini peneliti melakukan studi kasus terkait siostem
kelitrikan di Pusat Penampungan Produksi Pertamina Asset IV Field Cepu.
Karena pada industri terdapat beberapa komponen sumber harmonik yaitu
Variable Frekuensi Drive (VFD). Penelitian ini dilakukan dengan cara
melakukan simulasi jaringan dengan menggunakan software ETAP Power Station
12.6 dengan pemodelan sistem 3 buah beban nonlinear VFD.
Pemodelan sistem yang dilakukan dengan software ETAP 12.6 didapat hasil
untuk nilai Total Harmonic Distortion (THD) pada THD ke-3 VFD yaitu VFD 3
yang terpasang pada Bus 10 menghasilkan THDv sebesar 5.01% dan THDi
sebesar 17.31%, VFD 4 yang terpasang pada Bus 16 menghasilkan THDv
sebesar 6.43% dan THDi sebesar 14.93%, sedangkan untuk VFD 5 yang
terpasang pada Bus 31 menghasilkan THDv sebesar 5.45% dan THDi sebesar
21.05%.
Hasil pemodelan sistem tersebut menunjukkan masih terdapat nilai harmonik
yang tinggi maka perlu dilakukan perbaikan kualitas listrik untuk mereduksi
adanya nilai harmonik. Perbaikan tersebut dengan pemasangan filter single
tuned. Setelah pemasangan filter tersebut didapat penurunan nilai THD pada
VFD 3 yang terpasang pada Bus 10 menghasilkan THDv sebesar 0.60% dan
THDi sebesar 12.23%, VFD 4 yang terpasang pada Bus 16 menghasilkan THDv
sebesar 3.50% dan THDi sebesar 4.89%, sedangkan untuk VFD 5 yang terpasang
pada Bus 31 menghasilkan THDv sebesar 2.60% dan THDi sebesar 7.14%.
Kata Kunci : analisis harmonik, single tuned filter, sistem kelistrikan PPP
Menggung Pertamina Asset IV Field Cepu
xvii